Les arômes

Le parfum d’un bonbon est dû à une aromatisation qui dote les produits de confiserie de caractéristiques olfactives et gustatives qui leurs sont propres. Dans l’alimentation, les arômes sont utilisés comme additifs afin d’attribuer aux aliments un goût plaisant, qui stimule fortement l’appétit. Ils sont donc des ingrédients indispensables dans la fabrication des bonbons. En revanche leur intérêt nutritionnel est plus que limité : il ne possèdent aucune qualité nutritive !

Cette aromatisation peut être réalisée avec des arômes naturels, c’est à dire des arômes présents dans la nature, comme l’eugénol, présent dans le clou de girofle, comme la cannelle, issue de la moulure de l’écorce du cannelier, ou encore la vanilline, une espèce chimique aromatique présente naturellement dans la gousse de vanille. Cependant, seulement 25 grammes de vanilline sont présents dans un kilo de gousses de vanille. Cela illustre la rareté de certains de ces arômes, qui sont par conséquent très chers. (La vanilline extraite des gousses de vanille, revient à plus de 300€ le kilogramme contre 15€ si on la synthétise.)

C’est pourquoi, des arômes sont synthétisés pour la fabrication des bonbons.
Les arômes dits “identiques” sont des espèces chimiques synthétisées mais qui existent dans la nature. Par exemple l’acétate d’isoamyle donne un parfum de banane, et le menthol donne un goût de menthe poivrée.
D’autres dits “artificiels”, n’existant pas dans la nature, sont également synthétisés. C’est le cas de l’éthyl-maltol qui donne un léger goût de caramel et de sucre cuit, comme la barbe-à-papa, et qui possède un pouvoir aromatique environ 6 fois supérieur à son équivalent naturel, le maltol.

La première de ces espèces chimiques est naturelle tandis que la seconde est artificielle. Toutefois, on remarque qu’elle sont chimiquement très proches.

Nous allons nous intéresser à la synthèse d’un ester: l’arôme de banane.

Nous disposions du matériel et des réactifs suivant:

• montage de chauffage à reflux,
• ampoule à décanter,
• cristallisoir,
• ballon,
• pierre ponce,
• béchers,
• eau salée glacée,
• hydrogénocarbonate de sodium à 5%,
• alcool isoamylique,
• acide acétique,
• acide sulfurique,
• eau.

Tout d’abord, nous avons introduit dans un ballon 15mL d’alcool isoamylique, 20mL d’acide acétique, 1mL d’acide sulfurique et quelques grains de pierre ponce.

Puis nous avons porté à ébullition douce pendant 20 minutes à l’aide du chauffage à reflux.

Nous avons laissé refroidir le mélange à température ambiante …

… avant de l’introduire dans l’ampoule à décanter et d’y ajouter 10mL d’eau salée, dans le but de séparer la phase organique de la phase aqueuse.

Ensuite nous avons ajouté 30mL d’eau salée ainsi que 15mL d’hydrogénocarbonate de sodium dans l’ampoule à décanter contenant la phase organique récupérée afin d’éliminer l’acide qu’il pourrait rester avant de séparer de nouveau les deux phases.

Enfin, nous avons ajouté quelques cuillères de sulfate de magnésium anhydre à la phase organique pour sécher, c’est à dire éliminer les éventuelles traces d’eau, puis nous l’avons filtrée et nous avons récupéré l’ester.

L’arôme récupéré avait une très forte odeur de banane, voire d’arlequin !

Bilan de la synthèse :

L’estérification de l’alcool isoamylique par l’acide éthanoïque est une réaction lente, équilibrée.

On sait que la densité de l’acétate d’isoamyle s’élève à 0,87. Comparons-la maintenant à celle de l’ester synthétisé :

Le volume d’acétate d’isoamyle récupéré était de 13,5 mL, sa masse de 11,78g.

D’où sa masse volumique :

Sa densité est donc :

Cela est en accord avec la densité théorique de l’acétate d’isoamyle.

Les colorants

Quel est l’intérêt des colorants ?

« Faire joli » disent les enfants, preuve que la couleur est attrayante. En effet, les hommes ont toujours prêté beaucoup d’attention à l’aspect de la nourriture qu’ils consomment.

Les colorants, comme leur nom l’indique, sont utilisés pour donner de la couleur aux aliments. Les premiers étaient extraits des plantes. Ainsi, la betterave était utilisée pour obtenir du rouge et la menthe pour obtenir du vert.

Ce sont des des composés organiques présentant un système conjugué étendu, c’est à dire un système chimique qui se compose d’une alternance ininterrompue de liasons simples et doubles, que nous pourrons observer sur les représentations moléculaires un peu plus loin et qui est responsable de la couleur des espèces chimiques.

A l’instar des arômes, les colorants n’ont aucun intérêt nutritif. Cependant, leur utilisation est strictement règlementée, certains colorants sont en effet toxiques et supposés cancérigènes, et chacun est répertorié sous un code compris entre 100 et 180, précédé de la lettre E. Aussi, une législation définit également une DJA, »Dose journalière admissible », pour chaque colorant alimentaire.

Tous comme les arômes, il existe différents types de colorants :

• Les colorants alimentaires naturels sont des pigments d’origine végétale ou animale voire minérale. En voici quelques exemples utilisés dans la confiserie :

Pour la majeure partie, ils ne présentent pas de risques sanitaires, cependant certains colorants naturels ne sont pas sans risque. Par exemple, le Rouge Cochenille(E120), de formule brute C₂₂H₂₀O₁₃, présente des risques d’allergies et est soupçonné de causer de l’hyperactivité : il est donc à éviter chez l’enfant.

• Les colorants de synthèse, fabriqués par l’industrie chimique, comprennent les colorants “identiques”, c’est à dire qui existent dans la nature mais synthétisés comme le béta-carotène, et les colorants artificiels (ou synthétiques), qui n’ont pas d’équivalent dans la nature. Ils sont obtenus à partir de réactions chimiques plus ou moins complexes. Voici une liste des principaux colorants alimentaires artificiels :

Tous ces colorants artificiels sont des facteurs de risque d’allergies, certains favorisent l’hyperactivité et peuvent même être cancérigènes. C’est le cas notamment du Jaune de quinoléine (E104), de formule brute C₁₈H₉NNa₂O₈S_2, qui serait impliqué dans un grand pourcentage de cas du syndrome d’hyperactivité chez les enfants, qui est irritant à forte dose et qui pourrait aussi avoir des effets cancérigènes et mutagènes.

Analyse des colorants des « M&M’s » par chromatographie sur couche mince :

Nous disposions de

• Du citrate de sodium en solution aqueuse à 5% servant d’éluant
• Un sachet de « M&M’s » contenant des bonbons marrons, rouges, bleus, jaunes et verts
• Plusieurs béchers
• Des cure-dents et un sèche-cheveux
• Du papier Whatman

Nous avons déjà extrait chaque espèce chimique colorée présente sur les bonbons en les dissolvant dans une ou deux gouttes d’eau distillée afin d’obtenir des solutions très concentrées en colorants. Nous les avons ensuite déposées sur la ligne de dépôt préalablement tracée sur le papier Whatman et nous l’avons fait sécher avant de le déposer dans la un bécher contenant l’éluant sur une hauteur de 5mm. Puis nous avons attendu la migration des espèces chimiques jusqu’aux 3/4 environ du papier à chromatographie et nous avons immédiatement tracé la ligne correspondant au front de l’éludant et l’avons séché à l’aide du sèche-cheveux. La photo du résultat n’étant pas très visible, nous avons préféré le schématiser :

On en conclut que avec trois colorants de base, on peut obtenir différentes autres couleurs en les mélangeant entre eux. Ici le rouge, le jaune et le bleu sont des corps purs tandis que le vert est un mélange de ce même bleu et de ce même jaune. De la même manière, le marron et un mélange de ces trois corps purs.

L’utilisation de ce type de colorants est donc très controversé. Néanmoins, pour des raisons de coûts de production et de facilité d’utilisation (il est possible d’obtenir une palette de couleur plus étendue), les colorants synthétiques sont largement utilisés dans l’industrie alimentaire, en particulier dans la confiserie. A choisir, il est alors préférable d’utiliser des colorants naturels.

Les gélifiants

Selon la texture du bonbon souhaitée, il est possible d’adjoindre un gélifiant à la préparation. Ce procédé de gélification peut être réalisé avec différents gélifiants tels que l’agar-agar ou la pectine, qui permettent d’obtenir une texture ferme mais fondante. Cependant si la consistance voulue est ferme, tendre et élastique, il convient d’utiliser de la gélatine.
C’est pourquoi chaque bonbon gélifié se caractérise par son aspect et sa fermeté plus ou moins prononcée. On s’intéressera particulièrement à la gélatine et à l’aga-agar, les gélifiants les plus utilisés.

     La gélatine est l’ingrédient majeur des bonbons gélifiés. C’est une protéine obtenue par hydrolyse partielle du collagène extrait de la peau animale (surtout porcine et bovine), des os, des cartilages, des ligaments et autres tissus conjonctifs. Après une extraction (ébullition prolongé de ces tissus animaux) et un raffinement complexes, les liaisons moléculaires entre les brins de collagène se sont brisées et la gélatine a pu être récupérée. Le produit fini, sous forme de poudre ou de feuilles jaunâtres, fond lorsqu’il est chauffé à environ 37°C et devient ferme en refroidissant. La gélatine confie donc aux bonbons une consistance bien particulière : on dit qu’elle forme un gel colloïdal macromoléculaire.

L’agar-agar, de formule (C₁₂H₁₈O₉)_n, est extrait de certaines algues rouges après purification, déshydratation et broyage. On le trouve sous forme d’une poudre blanche ou jaune, sans saveur et inodore. C’est le gélifiant naturel le plus puissant puisque son action est perceptible à partir de 0,1%. )

Contrairement à la gélatine, l’agar-agar est d’origine végétale c’est pourquoi il constitue une bonne alternative à cette dernière. La consistance finale qu’il donne au bonbon n’est toutefois pas identique : elle semble moins élastique.

L’agar-agar est un polymère du galactose, c’est à dire une molécule de masse moléculaire élevée constituée de monomères, ici le galactose, liés les uns aux autres par des liaisons covalentes.

Structure moléculaire de l’agar-agar

Nous testerons la gélification à l’aide de l’aga-agar au cours de la confection de nos propres bonbons.

Les sucres

Par abus de langage, on utilise quotidiennement le mot sucre pour désigner le saccharose, notre sucre de table, alors que les sucres regroupent les espèces chimiques de la famille des saccharines, comme le glucose, le fructose, le maltose, le galactose ou encore le lactose. Les sucres ont une saveur douce, plus ou moins prononcée selon leur pouvoir sucrant. Le saccharose servant de repère, son pourvoir sucrant est 1.

Dans la fabrication des bonbons, ce sont le saccharose et le glucose qui sont majoritairement utilisés.
Il existe de nombreuses sources de sucre, dont trois principales, qui le produisent par photosynthèse : la betterave sucrière, la canne à sucre et le palmier à sucre. Tous doivent être pressés pour extraire un nectar qui sera filtré, évaporé et cristallisé.

Quelques exemples de sucres:

– Le glucose, de formule brute C₆H₁₂O₆, est un sucre de faible pouvoir sucrant (0,70). Ses nombreux atomes d’oxygène créent facilement des liaisons hydrogène avec les molécules d’eau et lui permette de former un sirop : c’est le fameux sirop de glucose. Le glucose est trouvable sous diverses formes parmi lesquelles on retrouve :

• Sa forme linéaire, composée d’une chaîne de six atomes de carbone

• Une de ses formes cycliques hexagonales (α-D-Glucopyranose)

– Le fructose aussi nommé sucre de fruit ou lévulose, de formule brute C₆H₁₂O₆, possède un pouvoir sucrant d’environ 1,3. C’est un isomère du glucose également constitué d’une chaine de six atomes de carbone. Le fructose se présente sous forme cyclique, hexagonale ou pentagonale.

– Le saccharose, de formule brute C₁₂H₂₂O_11, est une glucide formé par la condensation de deux oses : une molécule de glucose et une molécule de fructose, reliées par une liaison osidique. En présence d’eau et à une température d’environ 37°C, une hydrolyse catalysée par la saccharase, une enzyme présente naturellement dans l’intestin, transforme le saccharose en glucose et en fructose. C’est ce qui se passe dans notre organisme puisque ce dernier est incapable d’assimiler directement le saccharose.

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Les bonbons durs sont obtenus à l’aide d’un sirop de sucre plus ou moins cuit. Leur texture dépend alors de la température de cuisson et de la concentration en sucre. Ce sirop peut ainsi prendre différents aspects :

• Le petit filet : quand on saisit entre le pouce et l’index une goutte de sucre en fusion et que lorsqu’on écarte les doigts il se forme des petits fils sans résistance.
• Le petit et le grand perlé : le sirop commence son ébullition en formant des petits bulles
• Le petit et le grand soufflé : les bulles s’échappent d’une écumoire trempée dans le sirop quand on souffle à travers les trous.
• Le grand filet : est atteint lorsque l’on recommence la même opération quelques secondes plus tard et que les fils sont plus nombreux et plus résistants.
• Le petit boulé : pris entre les doit, il est possible d’en faire une boule molle.
• Le grand boulé : cette boule de sucre reste rounde et offre une certaine résistance.
• Le petit cassé : il n’est plus possible de faire une boule, plié brusquement il casse et colle aux dents.
• Le grand cassé : lorsque cette même pellicule de sucre casse net et ne colle plus aux dents.
• Le caramel blond : le sirop prend une teinte ambrée.
• Le caramel brun : le sirop devient roux.
• Le caramel noir : sa couleur est alors très foncée et il ne peut servir que de colorant, en le dissolvant dans l’eau.

Il est donc possible de varier facilement la consistance d’un bonbon en modifiant sa température de cuisson et ainsi obtenir des confiseries plus ou moins collantes, d’autres plus ou moins dures et à l’inverse, des plus ou moins molles.